Представьте, что есть труба, в которую затолкали камни. Вода, которая протекает по этой трубе, станет течь медленнее, потому что у нее появилось сопротивление. Точно также будет происходить с электрическим током.
Сопротивление — физическая величина, которая показывает способность проводника пропускать электрический ток. Чем выше сопротивление, тем ниже эта способность.
Теперь сделаем «каменный участок» длиннее, то есть добавим еще камней. Воде будет еще сложнее течь.
Сделаем трубу шире, оставив количество камней тем же — воде полегчает, поток увеличится.
Теперь заменим шероховатые камни, которые мы набрали на стройке, на гладкие камушки из моря. Через них проходить тоже легче, а значит сопротивление уменьшается.
Электрический ток реагирует на эти параметры аналогичным образом: при удлинении проводника сопротивление увеличивается, при увеличении поперечного сечения (ширины) проводника сопротивление уменьшается, а если заменить материал — изменится в зависимости от материала.
Эту закономерность можно описать следующей формулой:
|
Единица измерения сопротивления — ом. Названа в честь физика Георга Ома.
Будьте внимательны!
Площадь поперечного сечения проводника и удельное сопротивление содержат в своих единицах измерения мм2. В таблице удельное сопротивление всегда дается в такой размерности, да и тонкий проводник проще измерять в мм2. При умножении мм2 сокращаются и мы получаем величину в СИ.
Но это не отменяет того, что каждую задачу нужно проверять на то, что там мм2 в обеих величинах! Если это не так, то нужно свести не соответствующую величину к мм2.
СИ — международная система единиц. «Перевести в СИ» означает перевод всех величин в метры, килограммы, секунды и другие единицы измерения без приставок. Исключение составляет килограмм с приставкой «кило».
Удельное сопротивление проводника — это физическая величина, которая показывает способность материала пропускать электрический ток. Это табличная величина, она зависит только от материала.
Таблица удельных сопротивлений различных материалов
| Материал | Удельное сопротивлениеρ, Ом · мм2/м |
| Алюминий | 0,028 |
| Бронза | 0,095–0,1 |
| Висмут | 1,2 |
| Вольфрам | 0,05 |
| Железо | 0,1 |
| Золото | 0,023 |
| Иридий | 0,0474 |
| Константан (сплав NiCu + Mn) | 0,5 |
| Латунь | 0,025–0,108 |
| Магний | 0,045 |
| Манганин (сплав меди марганца и никеля — приборный) | 0,43–0,51 |
| Медь | 0,0175 |
| Молибден | 0,059 |
| Нейзильбер (сплав меди, цинка и никеля) | 0,2 |
| Натрий | 0,047 |
| Никелин (сплав меди и никеля) | 0,42 |
| Никель | 0,087 |
| Нихром (сплав никеля, хрома, железа и марганца) | 1,05–1,4 |
| Олово | 0,12 |
| Платина | 0,107 |
| Ртуть | 0,94 |
| Свинец | 0,22 |
| Серебро | 0,015 |
| Сталь | 0,103–0,137 |
| Титан | 0,6 |
| Хромаль | 1,3–1,5 |
| Цинк | 0,054 |
| Чугун | 0,5–1,0 |
Резистор
Все реальные проводники имеют сопротивление, но его стараются сделать незначительным. В задачах вообще используют словосочетание «идеальный проводник», а значит лишают его сопротивления.
Из-за того, что проводник у нас «кругом-бегом-такой-идеальный», чаще всего за сопротивление в цепи отвечает резистор. Это устройство, которое нагружает цепь сопротивлением.
Вот так резистор изображается на схемах:
В школьном курсе физики используют европейское обозначение, поэтому запоминаем только его. Американское обозначение можно встретить, например, в программе Micro-Cap, в которой инженеры моделируют схемы.
Вот так резистор выглядит в естественной среде обитания:
Полосочки на нем показывают его сопротивление.
На сайте компании Ekits, которая занимается продажей электронных модулей, можно выбрать цвет резистора и узнать значение его сопротивления:
Источник: сайт компании Ekits
О том, зачем дополнительно нагружать сопротивлением цепь, мы поговорим в этой же статье чуть позже.
Реостат
Есть такие выключатели, которые крутишь, а они делают свет ярче-тусклее. В такой выключатель спрятан резистор с переменным сопротивлением — реостат.
Стрелка сверху — это ползунок. По сути, он отсекает ту часть резистора, которая находится от него справа. То есть, если мы двигаем ползунок вправо — мы увеличиваем длину резистора, а значит и сопротивление. И наоборот — двигаем влево и уменьшаем.
По формуле сопротивления это очень хорошо видно, так как длина проводника находится в числителе:
|
Закон Ома для участка цепи
С камушками в трубе все понятно, но не только же от них зависит сила, с которой поток воды идет по трубе — от насоса, которым мы эту воду качаем, тоже зависит. Чем сильнее качаем, тем больше течение. В электрической цепи функцию насоса выполняет источник тока.
Например, источником может быть гальванический элемент (привычная батарейка). Батарейка работает на основе химических реакций внутри нее. В результате этих реакций выделяется энергия, которая потом передается электрической цепи.
У любого источника обязательно есть полюса — «плюс» и «минус». Полюса — это его крайние положения, по сути клеммы, к которым присоединяется электрическая цепь. Собственно, ток как раз течет от «+» к «−».
У нас уже есть две величины, от которых зависит электрический ток в цепи — напряжение и сопротивление. Кажется, пора объединять их в закон.
Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению.
Математически его можно описать вот так:
|
- Напряжение измеряется в Вольтах и показывает разницу между двумя точками цепи: от этой разницы зависит, насколько сильно будет течь ток — чем больше разница, тем выше напряжение и ток будет течь сильнее.
- Сила тока измеряется в амперах, а подробнее о ней вы можете прочитать в нашей статье. ????
- Давайте решим несколько задач на закон Ома для участка цепи.
- Задача раз
- Найти силу тока в лампочке накаливания торшера, если его включили в сеть напряжением 220 В, а сопротивление нити накаливания равно 880 Ом.
- Решение:
- Возьмем закон Ома для участка цепи:
- I = U/R
- Подставим значения:
- I = 220/880 = 0,25 А
- Ответ: сила тока, проходящего через лампочку, равна 0,25 А
Давайте усложним задачу. И найдем силу тока, зная все параметры для вычисления сопротивления и напряжение.
- Задача два
- Найти силу тока в лампочке накаливания, если торшер включили в сеть напряжением 220 В, а длина нити накаливания равна 0,5 м, площадь поперечного сечения 0,01 мм2, а удельное сопротивление нити равно 1,05 Ом · мм2/м.
- Решение:
- Сначала найдем сопротивление проводника.
- R = ρ · l/S
- Площадь дана в мм2, а удельное сопротивления тоже содержит мм2 в размерности.
- Это значит, что все величины уже даны в СИ и перевод не требуется:
- R = 1,05 · 0,5/0,01 = 52,5 Ом
- Теперь возьмем закон Ома для участка цепи:
- I = U/R
- Подставим значения:
- I = 220/52,5 ≃ 4,2 А
- Ответ: сила тока, проходящего через лампочку, приблизительно равна 4,2 А
А теперь совсем усложним! Определим материал, из которого изготовлена нить накаливания.
- Задача три
- Из какого материала изготовлена нить накаливания лампочки, если настольная лампа включена в сеть напряжением 220 В, длина нити равна 0,5 м, площадь ее поперечного сечения равна 0,01 мм2, а сила тока в цепи — 8,8 А
- Решение:
- Возьмем закон Ома для участка цепи и выразим из него сопротивление:
- I = U/R
- R = U/I
- Подставим значения и найдем сопротивление нити:
- R = 220/8,8 = 25 Ом
- Теперь возьмем формулу сопротивления и выразим из нее удельное сопротивление материала:
- R = ρ · l/S
- ρ = RS/l
- Подставим значения и получим:
- ρ = 25 · 0,01/0,5 = 0,5 Ом · мм2/м
- Обратимся к таблице удельных сопротивлений материалов, чтобы выяснить, из какого материала сделана эта нить накаливания.
- Ответ: нить накаливания сделана из константана.
Закон Ома для полной цепи
Мы разобрались с законом Ома для участка цепи. А теперь давайте узнаем, что происходит, если цепь полная: у нее есть источник, проводники, резисторы и другие элементы.
В таком случае вводится закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.
Так, стоп. Слишком много незнакомых слов — разбираемся по порядку.
Что такое ЭДС и откуда она берется
ЭДС расшифровывается, как электродвижущая сила. Обозначается греческой буквой ε и измеряется, как и напряжение, в Вольтах.
ЭДС — это сила, которая движет заряженные частицы в цепи. Она берется из источника тока. Например, из батарейки.
Химическая реакция внутри гальванического элемента (это синоним батарейки) происходит с выделением энергии в электрическую цепь. Именно эта энергия заставляет частицы двигаться по проводнику.
Зачастую напряжение и ЭДС приравнивают и говорят, что это одно и то же. Формально, это не так, но при решении задач чаще всего и правда нет разницы, так как эти величины обе измеряются в Вольтах и определяют очень похожие по сути своей процессы.
В виде формулы Закон Ома для полной цепи будет выглядеть следующим образом:
|
Любой источник не идеален. В задачах это возможно («источник считать идеальным», вот эти вот фразочки), но в реальной жизни — точно нет. В связи с этим у источника есть внутреннее сопротивление, которое мешает протеканию тока.
- Решим задачу на полную цепь.
- Задачка
- Найти силу тока в полной цепи, состоящей из одного резистора сопротивлением 3 Ом и источником с ЭДС равной 4 В и внутренним сопротивлением 1 Ом
- Решение:
- Возьмем закон Ома для полной цепи:
- Подставим значения:
- A
- Ответ: сила тока в цепи равна 1 А.
Когда «сопротивление бесполезно»
Электрический ток — умный и хитрый парень. Если у него есть возможность обойти резистор и пойти по идеальному проводнику без сопротивления, он это сделает. При этом с резисторами просто разных номиналов это не сработает: он не пойдет просто через меньшее сопротивление, а распределится согласно закону Ома — больше тока пойдет туда, где сопротивление меньше, и наоборот.
А вот на рисунке ниже сопротивление цепи равно нулю, потому что ток через резистор не пойдет.
Ток идет по пути наименьшего сопротивления.
Теперь давайте посмотрим на закон Ома для участка цепи еще раз.
|
Подставим сопротивление, равное 0. Получается, что знаменатель равен нулю, а на математике говорят, что на ноль делить нельзя. Но мы вам раскроем страшную тайну, только не говорите математикам: на ноль делить можно. Если совсем упрощать такое сложное вычисление (а именно потому что оно сложное, мы всегда говорим, что его нельзя производить), то получится бесконечность.
То есть:
I = U/0 = ∞
Такой случай называют коротким замыканием — когда величина силы тока настолько велика, что можно устремить ее к бесконечности. В таких ситуациях мы видим искру, бурю, безумие — и все ломается.
Это происходит, потому что две точки цепи имеют между собой напряжение (то есть между ними есть разница). Это как если вдоль реки неожиданно появляется водопад. Из-за этой разницы возникает искра, которую можно избежать, поставив в цепь резистор.
Именно во избежание коротких замыканий нужно дополнительное сопротивление в цепи.
Параллельное и последовательное соединение
Все это время речь шла о цепях с одним резистором. Рассмотрим, что происходит, если их больше.
Площадь поперечного сечения проводника: как найти площадь формулой
С необходимостью определения площади поперечного сечения проводника сталкивается каждый, кто хоть раз в жизни занимался ремонтом кабельной проводки в квартире, на даче, в гараже или офисе. Нехватка сечения может привести к пожару, так как провод будет сильно нагреваться.
Если же сечение, наоборот, подобрано со значительным запасом, то стоимость проводки станет необоснованно высокой. В этой статье рассказывается, о различных методиках определения площади поперечного сечения проводника для круглых, одножильных, многожильных проводов и кабелей.
Что такое площадь поперечного сеченья
Если провод разрезать строго перпендикулярно его длине, чтобы металлические сердечники имели форму правильного круга, то несложно будет измерить диаметр этих жил и определить их площадь с использованием стандартной формулы.
Поперечное сечение
Важно! До недавнего времени опытные электрики могли определить этот параметр на глаз, но сегодня даже они вынуждены измерять провода, и проводить вычисления. Во времена Советского Союза все провода и кабели выпускались по единому ГОСТу, который и нормировал стандартные сечения. Если это 2.
5 мм2, то электрик сразу мог отличить его от близких параметров 2 мм2 или 3 мм2. Сегодня производством кабельной продукции занимаются различные компании, которые могут сознательно уменьшать сечение провода и экономить на этом деньги. Вместо заявленных 2.
5 мм2 в продажу может поступить провод 2,2 мм2, а это может иметь серьезные последствия и закончиться выгоранием проводки.
Чему равна площадь
Чему равна площадь поперечного сечения проводника – главный вопрос монтажника. Данный показатель является величиной, которая зависит от формы перпендикулярного среза геометрического тела.
Проще всего определить площадь квадрата или прямоугольника, для чего достаточно перемножить между собой длину на ширину. Еще в Древней Греции научились рассчитывать площадь практически любой фигуры.
Как правило, большинство проводов имеют круглую форму сечения, которую вычислить несложно по формуле или воспользовавшись справочной таблицей. Для этого нужно знать только диаметр или радиус жилы проводника.
Вам это будет интересно Особенности напряжения прикосновения
Обратите внимание! Существуют кабели большого сечения, в составе которых расположены секторные провода. Но в конечном итоге, сердечники таких изделий рассчитываются исходя из общего приведённого диаметра всех металлических элементов в пучке. Для определения площади сечения каждой жилы необходимо общий показатель разделить на их количество в кабеле.
Секторный кабель
Чем измерять площадь
Для правильного измерения площади поперечного сечения важно сделать ровный перпендикулярный срез и измерить диаметр металла при помощи высокоточных приборов. В случае с многожильными проводами необходимо выполнить следующие шаги:
- Для точных расчетов нужна одиночная проволока. Из пучка проводов выделяют одну жилку и вычисляют площадь ее сечения.
- Пересчитывают количество жил в проводе.
- Перемножают площадь сечения жилки на их количество.
Полученный результат и будет искомой площадью многожильного проводника.
Многожильный провод
Дополнительная информация: Для вычисления площади сечения проводника необходимо, в первую очередь, измерить его диаметр, и сделать это лучше всего микрометром, штангенциркулем или, в крайнем случае, высокоточной инженерной линейкой. Так как микрометр – редкость в наборе инструментов электрика, то этот способ мы упустим и остановимся на штангенциркуле и линейке.
Штангенциркуль
Штангенциркуль — высокоточный измерительный инструмент, при помощи которого можно определить линейные размеры любого предмета, диаметры круглых изделий, а также глубину сквозных и глухих отверстий и выемок. Такой инструмент должен быть у каждого домашнего мастера, стоит он не дорого и при правильном обращении может прослужить не одно десятилетие.
Штангенциркуль
Штангенциркули подразделяются на следующие виды:
- Нониусные — имеют классическую конструкцию и высокоточную измерительную шкалу, которая позволяет измерять предметы с точностью до 0.1 – 0.05 мм.
- Со стрелочным отображением результатов измерений — очень удобный для снятия точных показаний инструмент, но его главным недостатком является повышенная хрупкость.
- С электронной индикацией результатов — относительно новая разработка, предназначенная для получения максимальной точности и удобного снятия показаний измерений.
Вам это будет интересно Особенности конденсаторов
Рассмотрим самый распространенный вид штангенциркуля — нониусный. Из таких инструментов наибольшее распространение получили два вида:
- ШЦ-I с точностью измерений 0,1 мм, такой инструмент есть практически у каждого слесаря.
- ШЦ-II с точностью измерений 0,05 мм, этот штангенциркуль предпочтительнее, так как в результате работы он выдаёт меньшую погрешность.
Для правильного измерения диаметра достаточно оголить сердечник кабеля путём снятия изоляция, после чего прижать раздвижные губки инструмента к его поверхности. Риска на подвижной части штангенциркуля совпадёт с показателем на шкале, который и будет являться диаметром.
Карандаш + линейка
Если под рукой нет точных измерительных инструментов, а определить диаметр провода необходимо в настоящий момент, можно воспользоваться старым проверенным способом. Картинка 5. Метод карандаша.
Для данного способа понадобятся круглый карандаш и линейка. Суть метода состоит в следующем алгоритме:
- Прежде всего необходимо отрезать кусок провода и очистить его от изоляции.
- Далее проволока из металлического сердечника плотно наматывается на карандаш, причём, минимальное количество витков должно быть не меньше 15. Здесь все зависит от толщины провода, и чем он тоньше, тем больше витков необходимо намотать.
- Проводятся вычисления по формуле, приведённой на картинке 6.
Формула расчета диаметра методом карандаша и линейки
Обратите внимание! Для получения точного результата следует наматывать провод на карандаш как можно плотнее. Для этого перед наматыванием его необходимо тщательно выровнять в местах перегибов и образования петель.
Как правильно найти площадь поперечного сечения (с помощью формулы)
Как найти площадь поперечного сечения проводника подскажет формула, известная из школьного курса геометрии – пr2. Когда известен диаметр провода, можно приступать к вычислению площади сечения. Сделать это несложно с помощью калькулятора по формуле, указанной на картинке 7.
Формула расчета площади
Таблица диаметров и сечения проводов
Формула для расчёта диаметра достаточно проста и выдаёт стандартные значения для конкретного диаметра. Поэтому часто можно увидеть в продаже соответствующие таблицы площадей круга.
Вам это будет интересно Особенности полупроводников
Таблица соотношений диаметров и площадей проводов
Таким способом можно пользоваться в том случае, если под рукой оказался стандартный проводник, указанный в ГОСТ. Например — при диаметре сердечника 2.8 мм площадь его сечения составит 6 мм2.
Прочитав эту статью, любой человек сможет самостоятельно рассчитать площадь поперечного сечения провода или кабеля. Это пригодится при замене старой проводки или при монтаже новой кабельной линии.
Главное условия подбора – повышенная точность, так как идеального соотношения качества, простоты установки, безопасности и оптимальной цены можно добиться только после проведения кропотливых замеров.
Удельное сопротивление. Реостаты — урок. Физика, 8 класс
Для рассмотрения характеристик электрических параметров рассмотрим назначение приборов:
- сила тока в цепи определяется амперметров, который подключается последовательно с соблюдением полярности;
- напряжение на участке цепи измеряется вольтметром, который подключается параллельно к тому участку или прибору, на котором нужно узнать разность потенциалов или напряжения;
- на деревянной изолирующей подставке — устройство, имеющее провода с различными значениями сопротивления;
- значение тока можно регулировать реостатом.
Рис. (1). Цепь с возможностью выбора проводника
Определим физические параметры (величины), влияющие на значение сопротивления проводника.
Эксперимент (1). Физическая величина — длина (прямая пропорциональность).
Эксперимент (2). Физическая величина — площадь поперечного сечения (обратная пропорциональность).
Эксперимент (3). Материал проводника, физическая величина — удельное сопротивление проводника (прямая пропорциональность).
Примечание: «эксперимент» следует понимать как включение в электрическую цепь проводников с конкретными одинаковыми и различающимися физическими параметрами и сравнение значений сопротивлений данных проводников.
Впервые зависимость сопротивления проводника от вещества, из которого он изготовлен, и от длины проводника обнаружил немецкий физик Георг Ом. Он установил:
Сопротивление проводника напрямую зависит от его длины и материала, но обратным образом зависит от площади поперечного сечения проводника.
Обрати внимание!
Из этого можно сделать вывод: чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление.Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т.е.
чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.
Чтобы лучше понять эту зависимость, представьте себе две пары сообщающихся сосудов, причём у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой — толстая.
Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход её в другой сосуд по толстой трубке произойдёт гораздо быстрее, чем по тонкой, т.е. толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, т.е. первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.
Удельное сопротивление проводника зависит от строения вещества. Электроны при движении внутри металлов взаимодействуют с атомами (ионами), находящимися в узлах кристаллической решётки. Чем выше температура вещества, тем сильнее колеблются атомы и тем больше удельное сопротивление проводников.
Удельное электрическое сопротивление — физическая величина (
ho), характеризующая свойство материала оказывать сопротивление прохождению электрического тока:ρ=R⋅Sl, где удельное сопротивление проводника обозначается греческой буквой (
ho) (ро), (l) — длина проводника, (S) — площадь его поперечного сечения.
Определим единицу удельного сопротивления. Воспользуемся формулой ρ=R⋅Sl.
Как известно, единицей электрического сопротивления является (1) Ом, единицей площади поперечного сечения проводника — (1) м², а единицей длины проводника — (1) м. Подставляя в формулу, получаем:
1 Ом ⋅1м21 м=1 Ом ⋅1 м, т.е. единицей удельного сопротивления будет Ом⋅м.
На практике (например, в магазине при продаже проводов) площадь поперечного сечения проводника измеряют в квадратных миллиметрах, В этом случае единицей удельного сопротивления будет:
1 Ом ⋅1мм21 м, т.е. Ом⋅мм2м.
В таблице приведены значения удельного сопротивления некоторых веществ при (20) °С.
Удельное сопротивление увеличивается пропорционально температуре.
При нагревании колебания ионов металлов в узлах металлической решётки увеличиваются, поэтому свободного пространства для передвижения электронов становится меньше. Электроны чаще отбрасываются назад, поэтому значение тока уменьшается, а значение сопротивления увеличивается.
Обрати внимание!
Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. А это значит, что медь и серебро лучше остальных проводят электрический ток.
При проводке электрических цепей, например, в квартирах не используют серебро, т.к. это дорого. Зато используют медь и алюминий, так как эти вещества обладают малым удельным сопротивлением.Порой необходимы приборы, сопротивление которых должно быть большим.
В этом случаем необходимо использовать вещество или сплав с большим удельным сопротивлением. Например, нихром.
Полиэтилен, дерево, стекло и многие другие материалы отличаются очень большим удельным сопротивлением. Поэтому они не проводят электрический ток.
Такие материалы называют диэлектриками или изоляторами.
Очень часто нам приходится изменять силу тока в цепи. Иногда мы ее увеличиваем, иногда уменьшаем. Водитель трамвая или троллейбуса изменяет силу тока в электродвигателе, тем самым увеличивая или уменьшая скорость транспорта.
Реостат — это резистор, значение сопротивления которого можно менять.
Реостаты используют в цепи для изменения значений силы тока и напряжения.
Реостат на рисунке состоит из провода с большим удельным сопротивлением (никелин, нихром), по которому передвигается подвижный контакт (C) по длине провода, плавно изменяя сопротивление реостата.
Сопротивление такого реостата пропорционально длине провода между подвижным контактом (C) и неподвижным (A). Чем длиннее провод, тем больше сопротивление участка цепи и меньше сила тока.
С помощью вольтметра и амперметра можно проследить эту зависимость.
Рис. (2). Реостат с подвижным контактом
На школьных лабораторных занятиях используют переменное сопротивление — ползунковый реостат.
Рис. (3). Ползунковый реостат
Он состоит из изолирующего керамического цилиндра, на который намотан провод с большим удельным сопротивлением. Витки проволоки должны быть изолированы друг от друга, поэтому либо проволоку обрабатывают графитом, либо оставляют на проволоке слой окалины.
Сверху над проволочной обмоткой закреплен металлический стержень, по которому перемещается ползунок.
Контакты ползунка плотно прижаты в виткам и при движении изолирующий слой графиты или окалины стирается, и тогда электрический ток может проходить от витков проволоки к ползунку, через него подводиться к стержню, имеющему на конце зажим (1).
Для соединения реостата в цепь используют зажим (1) и зажим (2). Ток, поступая через зажим (2), идёт по никелиновой проволоке и через ползунок подаётся на зажим (1). Перемещая ползунок от (2) к (1), можно увеличивать длину провода, в котором течёт ток, а значит, и сопротивление реостата.
В электрических схемах реостат изображается следующим образом:
Как и любой электрический прибор, реостат имеет допустимое значение силы тока, свыше которого прибор может перегореть. Маркировка реостата содержит диапазон его сопротивления и максимальное допустимое значение силы тока.
Обрати внимание!
Сопротивление реостата нужно учитывать в параметрах электрической цепи. При минимальных значениях сопротивления ток в цепи может вывести из строя амперметр.
Существуют реостаты, в которых переключатель подключается на проводники заданной длины и сопротивления: каждая спираль реостата имеет определённое сопротивление. Поэтому плавно изменять силу тока с помощью такого прибора не получится.
Рис. (4). Реостат с переключением
- Сопротивление проводника: R=ρ⋅lS
- Из этой формулы можно выразить и другие величины:
- l=R⋅Sρ, S=ρ⋅lR, ρ=R⋅Sl.
Источники:
Рис. 1. Цепь с возможностью выбора проводника. © ЯКласс.Рис. 4. «File:Rheostat hg.jpg» by Hannes Grobe (talk) is licensed under CC BY 3.0
Как правильно рассчитать удельное сопротивление проводника в физике
Сопротивление проводника зависит от его длины, площади поперечного сечения и характеристик материала, из которого он изготовлен. Зависимость сопротивления от длины проводника прямо пропорциональная, а от площади его сечения — обратно пропорциональная.
Удельное сопротивление
Определение
Удельное сопротивление обозначается греческой буквой ρ (ро) и является табличной величиной.
Единицей измерения удельного сопротивления является Ом·м или Ом·мм2м.
1 Ом·м равен такому удельному сопротивлению вещества, при котором проводник длиной 1 м и площадью сечения 1м2 имеет сопротивление 1 Ом.
Соответственно, указанная в таблице величина удельного сопротивления материала — это сопротивление проводника из данного материала длиной 1 м и с площадью поперечного сечения 1м2.
Удельное сопротивление вещества зависит также от температуры проводника. В следующих таблицах даны значения удельного сопротивления некоторых материалов при t=20 °С.
Удельное сопротивление металлов
| Металл | ρ, Ом·мм2м |
| серебро | 0,016 |
| медь | 0,0175 |
| золото | 0,023 |
| алюминий | 0,026-0,029 |
| вольфрам | 0,054 |
| цинк | 0,059 |
| железо | 0,099 |
| олово | 0,12 |
| свинец | 0,22 |
Удельное сопротивление сплавов
| Сплав металлов | ρ, Ом·мм2м |
| сталь | 0,103-0,137 |
| латунь | 0,025-0,108 |
| бронза | 0,095-0,1 |
Расчет сопротивления проводника
Формула 1
Расчет удельного сопротивления
Зная сопротивление проводника и его размеры, можно вычислить удельное сопротивление материала, из которого изготовлен проводник:
Формула 2
Расчет длины и площади сечения проводника
Из этой же формулы выводим формулы для нахождения длины и площади сечения проводника.
Формула 3Формула 4
Закон Ома
Сопротивление можно узнать, если известны напряжение и сила тока в проводнике.
В соответствии с законом Ома для участка цепи сила тока имеет прямую зависимость от напряжения и обратную от сопротивления. Следовательно, сопротивление равно отношению напряжения к силе тока.
Формула 5
Примеры решения задач
Задача 1Задача 2
Is cross-sectional area the same as area? — ADL Magazine ➡
Площадь — это то, что занято объектом, когда он опирается на поверхность, т.е. площадь — это пространство, которое используется объектом. В то время как площадь поперечного сечения площадь, которую мы получаем, когда один и тот же объект разрезать на две части.
- Впоследствии, как определить диаметр площади поперечного сечения?
- Площадь поперечного сечения провода — это площадь окружности радиуса r: А = πr2 = π (d2) 2, где d — диаметр проволоки.
- Кроме того, влияет ли площадь поперечного сечения на сопротивление?
Чем длиннее провод, тем большее сопротивление будет. … Второй, площадь поперечного сечения проводов будет влиять на величину сопротивления. Более широкие провода имеют большую площадь поперечного сечения. Вода будет течь по более широкой трубе с большей скоростью, чем по узкой.
Во-вторых, что такое формула площади поверхности? Площадь поверхности — это сумма площадей всех граней (или поверхностей) 3D-фигуры. … Мы также можем обозначить длину (l), ширину (w) и высоту (h) призмы и использовать формулу SA = 2lw + 2lh + 2hw, чтобы найти площадь поверхности.
- Как определить диаметр?
- Если вам дана площадь круга, диаметр будет равен квадратный корень из четырехкратного деления площади на пи (диаметр = √ (4 x площадь) / пи).
- 23 Связанные вопросы, ответы найдены
Формула для вычисления площади круга: A = π r2, где r — длина радиуса круга. Мы можем использовать наши знания о том, что диаметр состоит из двух радиусов, чтобы понять, что r = d / 2. Обладая этими знаниями, вы можете переписать формулу для площади круга как А = π (d / 2) 2.
Как площадь поперечного сечения влияет на сопротивление?
Больше столкновений означает большее сопротивление. Во-вторых, площадь поперечного сечения проводов повлияет на величину сопротивления. Более широкие провода имеют большую площадь поперечного сечения. … Точно так же, чем шире провод, тем меньше сопротивление току электрического заряда.
Почему сопротивление уменьшается с увеличением площади поперечного сечения?
При параллельном добавлении дополнительных проводов уменьшается сопротивление этой цепи. Таким образом, большая площадь поперечного сечения = больше параллельных проводов = меньшее сопротивление. Следовательно, обратное соотношение пропорциональности отвечает за увеличение площади, уменьшение свойства сопротивления.
Как найти сопротивление по длине и площади поперечного сечения?
Сопротивление R цилиндра длиной L и площадью поперечного сечения A равно R = ρLA R = ρ LA , где ρ — удельное сопротивление материала.
Почему площадь поперечного сечения обратно пропорциональна сопротивлению?
При увеличении площади поперечного сечения пространство между заряженными частицами увеличивается, поэтому вероятность столкновения уменьшается. Следовательно, сопротивление уменьшается по мере увеличения площади. Другими словами, они обратно пропорциональны.
Что такое примеры площади поверхности?
Общая площадь поверхности трехмерного объекта. Пример: Площадь поверхности куба — это площадь всех 6 граней, сложенных вместе.
Каковы формулы для определения площади поверхности и объема?
Какова формула площади поверхности и объема?
| Кубоид | 2 (lb + bh + hl) Где l = длина, b = ширина и h = высота | Длина * Ширина * Высота |
| Призма | ph + 2B, где p = периметр основания, h = высота и B = площадь основания | Площадь основания x Высота |
Как определить длину окружности по диаметру?
Умножим диаметр на π, или 3.14. В результате получилась окружность круга.
Как найти окружность с площадью?
Формула С = 2√πA предназначен для нахождения окружности круга с помощью площади (A). В качестве альтернативы вы можете решить уравнение A = πR2 наоборот, чтобы найти R, затем подставьте R в уравнение окружности.
Какова площадь круга 5 см?
Ответ: Площадь круга радиусом 5 см равна 78.5 см2.
Какова площадь круга диаметром 25?
0.760897 квадратных дюймов (In²)
Как определить диаметр круга с площадью?
Если вам известна площадь круга, разделите результат на π и найдите его квадратный корень, чтобы получить радиус; затем умножьте на 2, чтобы получить диаметр. Это восходит к манипулированию формулой для определения площади круга, A = πr2, чтобы получить диаметр. Вы можете превратить это в r = √ (A / π) см.
Почему сопротивление уменьшается с увеличением площади поперечного сечения?
При параллельном добавлении дополнительных проводов уменьшается сопротивление этой цепи. Таким образом, большая площадь поперечного сечения = больше параллельных проводов = меньшее сопротивление. Следовательно, обратное соотношение пропорциональности отвечает за увеличение площади, уменьшение свойства сопротивления.
Как найти сопротивление с длиной и площадью поперечного сечения?
Сопротивление R цилиндра длиной L и площадью поперечного сечения A равно R = ρLA R = ρ LA , где ρ — удельное сопротивление материала.
Когда длина и площадь поперечного сечения увеличиваются вдвое, тогда его сопротивление?
Таким образом, приведенное выше уравнение показывает, что длина проводника и его поперечное сечение увеличиваются вдвое, тогда сопротивление дирижер останется прежним, сопротивление проводника не меняется. Следовательно, вариант (А) — правильный ответ.
Увеличивает ли площадь сечения провода?
Поскольку сопротивление проводящего провода обратно пропорционально площади поперечного сечения провода, если площадь поперечного сечения увеличивается, сопротивление уменьшится и тем самым позволяя течь большему току.
Как изменится сопротивление, если мы продублируем длину и площадь поперечного сечения резистора?
Если вы удвоите длину и площадь поперечного сечения провода, вы получите (двойное / тройное / учетверенное) сопротивление провода. 2. Чтобы уменьшить сопротивление провода наполовину, вы можете (уменьшить удельное сопротивление вдвое / удвоить длину / увеличить площадь в четыре раза).
Проволоку какой площади лучше использовать более широкую или более узкую?
Больший диаметр большего провода предлагает больше площади для движения электронов по цепи. По этой причине провод меньшего сечения рассчитан на более низкие пределы силы тока (электрического тока), чем провод большего сечения. Самый маленький размер обычного домашнего провода может выдерживать ток 15 ампер.
Какая формула сопротивления?
Удельное сопротивление, обычно обозначаемое греческой буквой rho, ρ, количественно равно сопротивлению R образца, такого как провод, умноженному на площадь его поперечного сечения A и разделенному на его длину l; ρ = RA / л. … Таким образом, в системе метр-килограмм-секунда единицей удельного сопротивления является ом-метр.
Как изменится сопротивление, если мы продублируем длину и площадь поперечного сечения резистора?
Если вы удвоите длину и площадь поперечного сечения провода, вы получите (двойное / тройное / учетверенное) сопротивление провода. 2. Чтобы уменьшить сопротивление провода наполовину, вы можете (уменьшить удельное сопротивление вдвое / удвоить длину / увеличить площадь в четыре раза).
Какая сейчас формула?
Текущая формула представлена как I = V / R. Единица измерения тока в системе СИ — Ампер (Ампер).
Загрузка...
